Устройство для измерения напряжения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее измерительный трансформатор напряжения с магнитопроводом из электротехнической стали первичной и вторичной обмотками , размещенными на магнитопроводе , и демпфируквдую нагрузку, подключенную параллельно вторичной обмотке, отличающееся тем, что/ с цблью упрощения устройства и повышения его над1ежности путем ограничения феррорезонанса в переходном режиме, демпфирующая нагрузка выполнена в виде нелиней;ного дросселя с обмоткой и магнитопроводом преимущественно из электротехнической стали, магнитная проницаемость которой ниже магнит (О ной проницаемости стали магнитопровода измерительного трансформатора напряжения. а: ел ЭО

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУВЛИН,А (f9) (11) 3(51) 6 01 R 19 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭО6РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3402520/24-07 (22) 26.02.82 (46) 07.01 ° 84. Бюл. Ф 1 (72) В.С.Гончар, A.A.Ëîáàí÷óê, А.М.Налетов и Е.А.Родченко (71) Северо-Западный заочный политехнический институт и Ордена

Октябрьской Революции ленинградское районное энергетическое управление Ленэнерго (53) 621. 314. 22. 08(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 221124 кл. Н 01 F 40114r 1965.

2. Использование феррорезонансных перенапряжений в сетях 220 кВ с глухозаземленной нейтралью и мер по их ограничению. Отчет по теме .

9 3601. Ленинградский политехнический институт, декабрь 1977. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее измерительный трансформатор напряжения с магнитопроводом из электротехнической стали, первичной и вторичной обмотками, размещенными на магнитопрово.де, и демпфирующую нагрузку, под-. ключенную параллельно вторичной обмотке, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его надежности путем ограничения феррорезонанса в переходном режиме, демпфирукщая нагрузка выполнена в виде нелинейного дросселя с обмоткой и магнитопроводом йреимущественно из электротехнической стали, магнитная g

Р проницаемость которой ниже магнитной проницаемости стали магнитопровода измерительного трансформатора напряжения ° С:

1065784

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для защиты высоковольтных измерительных трансформаторов напряжения от Феррорезонанса. известно устройство для измере- 5 .ния напряжения, содержащее измерительный трансформатор. напряжения емкостного типа с магнитопроводом из электротехнической стали, первичной и вторичной обмотками, 10 размещенными на магнитопроводе, и демпфирующую нагрузку, подключенную параллельно вторичной обмотке трансФорматора, выполненную в виде низкоомных резисторов jI) . 15

Недостатками известного устройства являются его конструктивная сложность, обусловленная необходимостью дополнительных элементов для под ключения резисторов, а также пониженная надежность из-за перегрева резисторов.и возможности выхода их из строя.

Наиболее близким к предлагаемо- . му является устройство для измерения напряжения, содержащее измерительный трансформатор напряжения с магнитопроводом из электротехнической стали, первичной и вторичной обмотками, размещенными на магнитопроводе, и демпфирующую нагрузку, подключенную параллельно вторичной обмотке {2) .

Недостатками устройства являются повышенная конструктивная сложность, обусловленная использованием в качестве нагрузки двух цепочек . из последовательно соединенных трех стабилитронов и резистора, подключенных параллельно вторичной обмотке через контакты промежуточного ре- 40 ле, а также пониженная надежность из-за наличия большого количества дополнительных элементов, в част-. ности стабилитронов, и нестабильная работа устройства при номиналь- 45 ном фазном напряжении сети.

Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его надежности путем ограничения феррорезонанса в переходном режиме.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения напряжения, содержащем измерительный трансформатор напряжения с магнитопроводдм из электротехнической . 55 . стали, первичной и вторичной обмотками, размещенными на магнитопроводе, и демпфирующую нагрузку, подключенную параллельно вторичной .обмотке, нагрузка выполнена в виде ь0 нелинейного дросселя с обмоткой и магнитопроводом преимущественно .из электротехнической .стали, магнитная проницаемость которой ниже ..магнитной проницаемости стали магии-, 5 топровода измерительного трансформатора напряжения °

На фиг.1 показана эквивалентная расчетная схема устройства для измерения напряжения; на фиг.2 — характеристики намагничивания измерительного трансформатора напряжения и нелинейного дросселя; на

Фиг.3 - кривые тока в первичной обмотке трансформатора напряжения при отсутствии нелинейного дросселя и при подключении нелинейного дросселя.

Устройство для измерения напряжения содержит измерительный трансформатор напряжения с магнитопроводом из электротехнической стали,, первичной и вторичной обмоТКами, размещенными на магнитопроводе, и демпфирующую нагрузку, подключенную параллельно вторичной обмотке, причем демпфирующая нагрузка выполнена в виде нелинейного д(росселя с обмоткой и магнитопроводом преимущественно из электротехнической стали, магнитная проницаемость которой ниже магнитной проницаемости стали магнитопровода измерительного трансформатора напряжения.

В расчетной схеме устройства (фиг.1) трансформатор напряжения замещен ветвью 1 намагничивания (с. -. динамической индуктивностьюЬ ий ), индуктивностью 2 рассеяния первич-.. ной обмотки (с индуктивностью Lq дан ) резистором 3 первичной обмотки трансформатора напряжения (c сопротивлением Ф ), резистором 4 ос" новной вторичной обмотки трансфор-. матора напряжения (с сопротивлением

t z ), индуктивностью 5 рассеяния . основной вторичной обмотки трансФорматора (с индуктивностью ) дан ).

Параллельно основной вторичной обмотке трансформатора .напряжения подключен нелинейный дроссель б (с динамической индуктивностью

)- дри). Питание от источника 7 (с ЭДСЕ) подается через конденсатор (емкостью С).

Расчет перехоцных процессов в схеме (фиг.1) проводится с использованием приближенного аналити»,. ческого выражения характеристик не-,: линейных элементов. Характеристики нелинейной индуктивности трансформатора напряжения и нелинейного дрос-; селя аналитически описываются гипербОлическим синусОм (д < C ° 5 Яу где - ток намагничивания, qt - потокосцепление. Коэффициенты (, и р< для трансформатора напряжения находятся из опытной кривой намагничивания для трансформатора типа НКФ на 220 кВ. Методика нахождения этих коэффициентов известна из теории нелинейных цепей. Соответст1065784 венно эти коэффициенты для нелиней-. Аналитическая зависимость тока ного дросселя подбираются при рас- :намагничивания измерительного транс чете на ЭВМ переходных процессов в форматора напряжения высших классов схеме (фиг.l) с целью надежного напряжения типа НКФ имеет вид ограничения бросков тока в первичной обмотке трансформатора напря10 =0 ООМ 6)» (5> 58 y) женин при феррорезонансе. Найденная аналитическая зависимость

Динамические индуктивности транс- тока намагничивания нелинейного форматора напряжения.и нелинейного дросселя имеет вид» = 0,0069 з)» (&с ). дросселя имеют аналитические выражения соответственно . 10 ДлЯ сРавнениЯ приведены кРивые (фиг.2) намагничивания нвмеритель»(янн=ь „ „,,; ного трансформатора типа ИКФ (кривая, 8) и нелинейного дросселя (кри42 Ьин вая 9). Для физической реализации сс р сМ Ч ) 15 предлагаемого УстРойства необходимо, чтобы магнитопровод нелиней- . ного дросселя был выполнен из электротехнической стали с магнитдук(щий вид: ной проницаемостью на 7-10% меньше, чем магнитная проницаемость =(),е»fr(t aq); - 20 электротехнической стали трансфор»2 > матора напряжения в магнитном поле . с напряженностью от 0 до .1900 А/м. ((», Этому требованию отвечают электротех о

»» i ,»Аин »1ф с,) » " . нические стали типа Э-42, из которой

íàáèðàåòñÿ сердечник трансформатоц ((, +, „ 2. 1»,,Ц,-» Я„ф; ф.; ра напряжения, типа Э-44 толщиной

0,l мм и Э-48 толщиной 0,2 мм, из которых должен быть выполнен магнитопровод нелинейного дросселя. Чис-.

30 ло витков дросселя, сечение его

»ди»»= ), „ ) . магнитонровода предварительно выЙ (. числяются по известной методике — "=е-q» й-< R

1(°

c » ° »ф расчета дросселей и трансформато ; g ((,,„я . : т я,»»те i т= -тт осе(ь "m= а с сЕрЭ(Заданными параметрами являются . Максимальную мощност ф рая» t » у ч»р » у » Р P» t Ч . .ХОДЯТ ИЗ ТОКа ьв ВТОРИЧНОЙ ЦЕПИф КО

- Парамет ы нелинейного дросселя ®» : торий длительно и р» определяются в процессе Рас- 40. измерительный тран ф торы длительно может пропускать чета переходных процессов в схеме напряжении втор ч и обмотки 0 измерительный трансформатор при (фиг.l). Bce параметры переведены напряжении вторичной обмотки Ц в относительные величины с целью =" 3. упрощения как расчета„ так и после- ечение сердечника предварительно дУющего определения абсолютных па- 4> находят по известной формуле раметров нелинейного дросселя в низ-:, .„р" ковольтной втор ной цепи трансфр- Сечение се е ение сердечника можно выразить матора напряжения. через геометрические размеры

3а базистые параметры приняты смаке . Ъ вЂ” толщина пакета пластин, rr paav;c= ы в» 4.) . .. (см) .

„ „,а . . ". Высоту прямоугольного стержня прос(.я--ь,С» В (. : gg.селя можно вычислить по формуле мака ааьн

)(=(2.Ь -3,5) ц(см); макс (" >

Соотношение размеров сечения сердечника может находится в пределах 60

=ä =1,Б-2.

Расчет переходных процессов в схеме (фиг.l) проводятся на двух

ЭВМ ЕС-1033 и М-222 по Различным .методикам с целью получения убедительности проводимых поисков метода ограничения феррорезонанса.

Ширина окна сердечника

С 7 у

1065784

Фиг.2 где K — коэффициент, учитывающий размеры окна сердечника

k--a,5- .

Расчетное значение магнитной индукции для сталей Э-44 и Э-48 принимается в среднем BMal Тл.

Таким образом можно вычиСлить по . вышеприведенным формулам размеры нелинейного дросселя и число витков.

Окончательное число витков нелинейного дросселя определяется в процессе опытной отстройки защитного действия предлагаемого устройства.

Расчетные кривые тока показаны 15 (фиг.3) в первичной обмотке трансформатора напряжения при отсутствии демпфирующего действия нелинейного дросселя (кривая 10) и при подключении нелинейного дросселя парал- 2п лельно вторичной обмотке трансформатора напряжения (кривая 11). Как видно из характера этих кривых, демпфирующее действие дросселя весьма ощутимо (более чем в- 5 раз). 25

Нелинейный дроссель в интервале возбуждения имеет небольшую индуктивность, так как магнитопровЬд работает на ненасыщенной части кривой намагничивания, где дифференциальная магнитная проницаемость велика. Поэтому в нормальном режиме индуктивное сопротивление нелинейного дросселя достаточно большое, следовательно нелинейный дроссель можно непосредственно подключать параллельно вторичной обмотке.

Можно отметить еще один положитель» ный эффект предлагаемого устройства.

Известно, что в электромагнитных трансформаторах напряжения на классы напряжения 330-500 кВ, присоединенных непосредственно к линиям электропередачи, наблюдаются броски тока во вторичной цепи до 47 A при отключении данных ненагруженных линий. При этом ложно срабатывает защита.. Предлагаемое устройство ограничения феррорезонанса позволяет шунтировать нагрузку вторичной обмотки трансформаторов в моменты броска тока, тем самым защищая релейную защиту от ложного срабатывания.

1065784

Составитель Л.Федосов

Редактор И.Ткач ТехредИ. Гергель Корректор Л.Патай

Заказ 11036/46 Тираж 716 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035р Иосква„ Ж-35„ Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4